Meiosis                                                     Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable 

El éxito de la reproducción sexuada en el proceso evolutivo queda demostrado por su presencia desde niveles muy simples de complejidad de los organismos, como las levaduras, que son seres unicelulares, hasta los grupos de mayor complejidad de animales y plantas.

El mecanismo sexuado de reproducción aparece junto con la diferenciación del compartimiento nuclear en las células, (aparición de la envoltura nuclear) y es simultáneo con la organización del material genético, (en este caso ya   siempre ADN) en varias moléculas, cada una de ellas organizada, asociada a proteínas histónicas, en estructuras denominadas cromosomas.

División meiótica
Primera división meiótica
El cromosoma meiótico
Nódulos de Recombinación
Recombinación génica
Segunda división meiótica
Formación de los gametos
Diferenciación sexual
Éxito evolutivo de la reproducción sexuada

 

 

 

 


División Meiótica

La división especial que se produce en las células que originarán los gametos, llamada División Meiótica, es el eje del proceso de diferenciación celular que culmina en las células que podrán formar un nuevo individuo de la especie, pues es durante esta doble división, con una sola duplicación del material genético, que se produce la reducción del número cromosómico (de diploide a haploide), y el reordenamiento del material genético procedente de cada uno de los progenitores.
              Primera División Meiótica                    Segunda División Meiótica
                    
                                       
Primera división meiótica
El cromosoma meiótico
Nódulos de Recombinación
Recombinación génica
Segunda división meiótica
Formación de los gametos
Diferenciación sexual
Éxito evolutivo de la reproducción sexuada

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Primera división meótica


La meiosis consta de dos divisiones sucesivas: en la primera etapa de la primera (Profase), se aparean los cromosomas homólogos, y se separan durante la Anafase.  Los cromosomas homólogos son los miembros de cada par de cromosomas, en los que uno de ellos proviene del padre y lleva su versión de los genes y el otro miembro del par proviene y es portador de los genes de origen materno.
El cromosoma meiótico
Nódulos de Recombinación

Recombinación génica
Segunda división meiótica
Formación de los gametos
Diferenciación sexual
Éxito evolutivo de la reproducción sexuada

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El cromosoma meiótico

El cromosoma meiótico se forma durante la primera etapa o Profase de la 1 división meiótica, como resultado de la aproximación y unión (apareamiento cromosómico), de los cromosomas homólogos (paterno y materno) de cada par cromosómico.

Ver animación del cromosoma meiótico

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MÁS INFORMACIÓN
  Complejo Sinaptonémico

Nódulos de Recombinación
Recombinación génica
Segunda división meiótica
Formación de los gametos
Diferenciación sexual
Éxito evolutivo de la reproducción sexuada


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Nódulos de Recombinación

Durante la primera etapa o Profase de la 1 división, también se forman sobre o en el interior del Complejo Sinaptonémico, unas estructuras. Generalmente esféricas, aunque en algunas especies pueden ser alargadas, a las que se ha denominado Nódulos de Recombinación (señalados por flecha roja). Aparecen en número alto en etapas tempranas y quedan reducidos a un número equivalente al de recombinaciones concretadas por cromosoma. Es en estos Nódulos de Recombinación que se encuentran las enzimas responsables del proceso de recombinación o intercambio entre el ADN de los cromosomas paterno y materno. Recombinación génica

Segunda división meiótica

Formación de los gametos

Diferenciación sexual

Éxito evolutivo de la reproducción sexuada


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Recombinación génica

Es durante la primera etapa (Profase) de la primera división de la meiosis que se produce la Recombinación Génica.  Al aparearse los cromosomas homólogos, mediados por una estructura denominada Complejo Sinaptonémico, (ver imagen), se ponen en contacto el ADN de las moléculas de ambos cromosomas, en zonas o genes que transportan información similar (alelos).  Durante esa etapa se produce un elevado número de de fracturas en las moléculas del ADN, que posibilitan que, al repararse en forma controlada, (Recombinación), se produzca de uniones entre las moléculas en forma cruzada, generándose moléculas que tienen entremezclados fragmentos del ADN de origen materno y paterno. Recombinación.
Al separarse los cromosomas homólogos, se habrán producido un número bajo de Recombinaciones, al menos 1 por cromosoma, en cromosomas largos pueden llegar a 5 o 6. De esta manera, los cromosomas que entran en la 2 división meiótica, ya tienen una mezcla al azar del material genético materno y paterno. En este proceso de recombinación participan unas estructuras llamadas Nódulos de Recombinación, en los que se encuentran las proteínas responsables del proceso.
Segunda división meiótica

Formación de los gametos

Diferenciación sexual

Éxito evolutivo de la reproducción sexuada


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Segunda división meiótica

En la segunda división, se separan las dos cromátidas que constituyen cada cromosoma (elementos duplicados que constituyen cada cromosoma).

Como consecuencia de esa doble división se producen 4 células que contienen  la mitad del número cromosómico característico de la especie (células haploides).

Formación de los gametos

Diferenciación sexual

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Formación de los gametos

La División Meiótica, se produce en las células de las llamadas líneas germinales, en los órganos genitales o reproductivos, en los que se produce ese proceso de diferenciación celular profunda, que genera en los machos los gametos masculinos o espermatozoides y en los individuos hembra, los ovocitos (ver esquemas de espermatogénesis y ovogénesis).

MÁS INFORMACIÓN
Espermatogénesis                                      Ovogénesis

                               

   Diferenciación sexual

Éxito evolutivo de la reproducción sexuada


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  Esquema Gametogénesis

 

 

 

 


Diferenciación sexual

En los grupos mas simples de la escala evolutiva, los individuos no se diferencian exteriormente, y la información diferencial solo codifica para la diferenciación de las células reproductivas..

En los grupos mas complejos mas diferenciados, estos genes se agrupan en un par de cromosomas especializados o cromosomas sexuales, resultando la expresión de esta información (fenotipo), en individuos de características morfológicas diferentes en ambos sexos, siendo la principal la formación de los órganos  genitales, es decir donde se producen los gametos en cada uno de los sexos, y en los órganos destinados a vehiculizar el apareamiento y la fecundación.

Éxito evolutivo de la reproducción sexuada

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Éxito evolutivo de la reproducción sexuada

El éxito evolutivo de la reproducción sexuada se refleja en el alto grado de conservación de la división meiótica  en si misma,  así como de muchas de las moléculas y estructuras que participan en la misma. Tanto el proceso de la meiósis, como las estructuras principales: complejos sinaptonémicos, nódulos de recombinación, como las funciones de varias de las moléculas participantes, se encuentran representadas en forma muy similar, desde las levaduras al hombre.

Debemos buscar las razones de este éxito evolutivo en el proceso de recombinación, que por tratarse de un reordenamiento del genoma que se produce obligatoriamente en todas las moléculas de ADN de todos los cromosomas de cada célula que potencialmente puede contribuir a originar un nuevo ser de la misma especie, se constituye en la mayor fuente de variabilidad genética.

Además del intercambio generado por la recombinación, pequeños desplazamientos o errores en el proceso, incrementan la introducción de cambios que de transmitirse a un nuevo individuo, podrán llevar ese cambio, ya sea positivo o negativo, a la población a la que pertenece ese individuo, y potencialmente incorporado al proceso evolutivo de esa especie.

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